復(fù)合垂直流-水平流人工濕地系統(tǒng)處理二級(jí)生化尾水的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)污水處理廠二級(jí)尾水排放量大，且氮、磷濃度較高，對(duì)自凈能力有限或已受到污染的受納水體來(lái)說(shuō)，排放的尾水中較高的氮、磷濃度仍會(huì)造成地表水污染和受納水體的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。尤其在我國(guó)西北干旱半干旱地區(qū)，由于地域、氣候等區(qū)域性因素，大多數(shù)污水處理廠出水污染物濃度僅能達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，甚至超出該標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，我國(guó)水資源呈現(xiàn)出總量多但人均占有量少、水環(huán)境污染嚴(yán)重和廢水排放逐年快速增長(zhǎng)的現(xiàn)

2、狀，污水深度處理和尾水資源化利用成為降低受納水體的污染負(fù)荷和緩解水體的自凈壓力、推進(jìn)城市化建設(shè)進(jìn)程和解決城市缺水問(wèn)題的首要選擇。人工濕地系統(tǒng)以其投資及運(yùn)行成本低、運(yùn)行維護(hù)方便、去除氮磷能力強(qiáng)等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種水體治理，因此研究人工濕地系統(tǒng)對(duì)污水廠尾水的深度處理也具有重大意義。
　　針對(duì)西北地區(qū)某些城鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)際出水水質(zhì)中有機(jī)物濃度低和氮、磷濃度相對(duì)較高的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)以廢磚塊和頁(yè)巖陶粒為人工濕地的基質(zhì)填料，并將西北地區(qū)常

3、見植物蘆葦和香蒲作為人工濕地的主要植物，在室外自然條件下構(gòu)建復(fù)合垂直流-水平潛流人工濕地小試裝置，研究了系統(tǒng)在啟動(dòng)階段、穩(wěn)定運(yùn)行階段和植物收割后對(duì)二級(jí)生化尾水中有機(jī)物(COD、BOD5)、氨氮(NH4+-N)、總氮(TN)及總磷(TP)等污染物的去除效果。同時(shí)，為考察二級(jí)生化尾水中較高濃度的氮、磷對(duì)兩種濕地植物的影響程度，實(shí)驗(yàn)于植物移栽初期及收割前期分別檢測(cè)人工濕地系統(tǒng)下行流池、上行流池和水平流池中兩種濕地植物的生長(zhǎng)生理指標(biāo)和光合參數(shù)，

4、分析了濕地植物蘆葦和香蒲在處理二級(jí)生化尾水前后的生理生長(zhǎng)特性變化，最終得出了以下結(jié)論:
　　(1)在實(shí)驗(yàn)的啟動(dòng)階段，隨著移栽的蘆葦和香蒲的逐漸成活生長(zhǎng)，植物根系輸氧能力增強(qiáng)，基質(zhì)內(nèi)好氧、兼氧、厭氧微生物數(shù)量逐漸增多，系統(tǒng)對(duì)COD、NH4+-N、TP的去除率由最初的52.94％、37.80％、53.51％分別上升至68.18％、76.61％、81.57％，此階段蘆葦和香蒲植株平均高度由移栽時(shí)的32cm、38cm增長(zhǎng)到68cm、63c

5、m，復(fù)合垂直流濕地床（IVCW段）植物長(zhǎng)勢(shì)好于水平流濕地床（HF段）。
　　(2)穩(wěn)定運(yùn)行階段濕地系統(tǒng)對(duì)NH4+-N、TN和TP的去除效果隨著水力負(fù)荷增大而減小，而對(duì)COD、BOD5的凈化效果受水力負(fù)荷影響較小。在0.15m3/(m2·d)的低水力負(fù)荷下，進(jìn)水NH4+-N、TN和TP濃度在8.40～14.81mg/L、11.02～18.97mg/L、0.81～1.53mg/L之間時(shí)，復(fù)合垂直流-水平流人工濕地系統(tǒng)出水COD、BOD

6、5和TP濃度分別低于《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅰ類、Ⅳ類、Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值，而出水NH4+-N、TN濃度雖未達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
　　(3)穩(wěn)定運(yùn)行階段復(fù)合垂直流-水平流人工濕地對(duì)COD、NH4+-N、TN和TP的去除負(fù)荷隨進(jìn)水負(fù)荷的增加而呈線性增加趨勢(shì)，而且并未表現(xiàn)出減緩的趨勢(shì)，表明復(fù)合垂直流-水平流人工濕地在本實(shí)

7、驗(yàn)范圍內(nèi)還能承載更高的進(jìn)水污染負(fù)荷以充分發(fā)揮其納污去污能力。
　　(4)在穩(wěn)定運(yùn)行階段，復(fù)合垂直流-水平流人工濕地系統(tǒng)在0.15m3/(m2.d)、0.25m3/(m2.d)、0.35m3/(m2·d)三種水力負(fù)荷條件下沿程COD、NH4+-N、TN和TP濃度呈現(xiàn)出先迅速降低、后緩慢下降的趨勢(shì)，且濕地系統(tǒng)表層N、P的去除效率要高于中下層，尤其在復(fù)合垂直流濕地床下行流池進(jìn)水端表層0～30cm范圍內(nèi)污染物均有一個(gè)快速降解的過(guò)程。

8、>　　(5)不同植物對(duì)氮、磷等污染物的吸收富集能力存在一定差異，各濕地床植物吸氮量高于吸磷量，而且植物收割對(duì)氮的去除能力有明顯影響。因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)耐污性強(qiáng)弱和氮磷吸收量的大小合理選擇和配置適宜于不同流程的濕地植物，同時(shí)還應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)收割濕地植物以強(qiáng)化人工濕地的污染物凈化效果。
　　(6)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蘆葦和香蒲長(zhǎng)勢(shì)良好，植物葉片中丙二醛(MDA)和游離脯氨酸(Pro)含量隨濕地床污染物濃度升高而不同程度的增加，說(shuō)明

9、兩種植物具有一定的自我防御能力，可以很好的適應(yīng)二級(jí)生化尾水中污染物的脅迫。另外，尾水處理前后兩種植物葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)隨復(fù)合垂直流-水平流人工濕地系統(tǒng)流程加長(zhǎng)而增大，表觀葉肉導(dǎo)度(AMC)、氣孔限制百分率(Ls)則相反，這表明二級(jí)生化尾水中適量的有機(jī)物、氮素、磷素等可以為香蒲和蘆葦提供一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而使得植株光合作用能力增強(qiáng)，進(jìn)一步證明實(shí)驗(yàn)選擇蘆葦和香蒲作為人工濕地植物處理尾水是合理可行的。